[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） =-:o?&64  
oOD|FrlY  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 fe Q%L  
<<`."RY#0  
1. 线栅偏振片的原理 -~aVt~{k/  
#A))#sT'R  
2. 建模任务 +fwq9I>L  

JZ
<O-G+  
?(|!VLu  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。
*r%  
 偏振元件的重要特性： GV2}K <s  
 偏振对比度 PCU6E9~t2  
 透射率 o/[NUQSI  
 效率一致性 F0|T%!FB>%  
 线格结构的应用(金属) d6L(Q(:s  
uUJ2d84tV  
3. 建模任务： Qv?jo(]  
"90}H0(+  
4. 建模任务：仿真参数 r>G$u  
 /!9949XV  
偏振片#1: 0}b8S48|?  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 K
E^_09  
 高透过率(最大化) hyBSS,I  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) yy>4`_  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) {66vdAu&h<  
偏振片#2: <W5F~K ;41  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 LCdc7  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 {<_}[} XY  
 光栅周期：100nm 8+!$k!=X  
 光栅材料：钨 }8FP5Z'Cf%  
G)putk@   
5. 偏振片特性 ^6`R:SV4Gx  
x7/2e{p uu  
 偏振对比度：(要求至少50:1) #._!.P  
I,#U _  
2.x3^/  
p*N+B o  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) +FJ o!~1  
jK{CjfCNz  
!",@,$  
cis~]x%  
6. 二维光栅结构的建模 a$KM q>  

&,#VhT![  
`P GWu1/  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 M'g4alS  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -x RsYYw  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 F-ZD6l9O  
q|j;dI&  

`t8e2?GH  
PffwNj/l  
7. 偏振敏感光栅的分析 GRs;-Jt  

~
#-`Qh  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 -OziUM1qs  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) u&g} !Smc8  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 fG.w;Aemv5  
8. 利用参数优化器进行优化 ilNm\fQ.  

kQ:2@SOm  

D_8hn3FH  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 9np<r82  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 7'<4'BGzl]  
 在该案例种，提出两个不同的目标： (*2"dd  
 #1:最佳的优化函数@193nm q2SkkY$_]y  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 5 Fd]3  
6HEl1FK{@  
9. 优化@193nm '}}DPoV  
Q647a}  
 初始参数： %
tu{`PN<  
 光栅高度：80nm >,9t<p=Q  
 占空比：40% 8G@FX $$Q  
 参数范围： O_:Q#  
 光栅高度：50nm—150nm J^?O]|  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) HnpGPGz@F  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 5jV]{ZV#  
kC#;j=K?  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ]>:>":<:  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 .Kv@p jOr  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 h&Sl8$jVp  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 tF;aB*  
: Z.mM5  
10. 优化@193nm结果 Pgo5&SQb  
!cq4+0{O;&  
 优化结果： s}A]lY  
 光栅高度：124.2nm w(@`g/b  
 占空比：31.6% 00Rk%QV  
 Ex透过率：43.1% ?@u &3/&  
 偏振度：50.0 zzxU9m~"  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 v|e\o~2D`  
SrKF\h%/+  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 {7;TQ?/  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 >y=%o~  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 iUO5hdOM  
kj[[78  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~q9RZ#g13J  
*R:nB)(6<  
H4pjtVBr  
 初始参数： f]hW>-B(q  
 光栅高度：80nm D +oo5  
 占空比：40% 7,jqA"9  
 参数范围： :')<|(Zy  
 光栅高度：50nm—150nm XYn$yR\dj  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)  $SDx) '!  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% a( qw  
;P{ *'@  
 优化结果： 4Pt0^;H&jn  
 光栅高度：101.8nm c[YC}@l%a  
 占空比：20.9% Z]6D0b  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）
W}e5 4-lu  
 偏振对比度：50.0 </}[x2w?]  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 57#:GN$EL  
,5/gNg  
12. 结论 }skXh_Vu4  
UOwj"#  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) EEaFi8  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 |ST&,a$(  
(如Downhill-Simplex-algorithm) M5q7` }>G  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 MdP
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